16.3MN 油擠壓機程序的改進及應用
運用西門子WINCC V6.0組態(tài)軟件及STEP5.2編程軟件可以對16.3MN油擠壓機程序的改進，解決難熔金屬及其合金棒材、管材和型材的熱擠壓生產(chǎn)中存在的擠壓機與感應爐之間不能通訊及擠壓機操作人員過多的問題，以提高設備工效，節(jié)省人力。
16.
3MN油擠壓機是國防科工委“高新—1”工程建設研制保障的主要設備之一,適用于鈦、鉬、鉭、鈮、鋯、鉿等難熔金屬及其合金棒材、管材和型材的熱擠壓生產(chǎn)。在備料——感應爐加熱——擠壓機擠壓——矯直機矯直的工藝流程中，擠壓工序直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，擠壓機的高效、穩(wěn)定可靠也決定著產(chǎn)品的成本及生產(chǎn)效率。
控制系統(tǒng)硬件、軟件構成
硬件構成
本擠壓機采用上位工業(yè)控制計算機和可編程控制器PLC兩級控制方式。上位機選用研華觸摸屏查詢一體工控機，通過PROFBIUS-DP現(xiàn)場總線與PLC的MPI/DP接口連接，進行相互間的通訊，實現(xiàn)擠壓機狀態(tài)監(jiān)視、綜合故障顯示、報警信息記錄及工藝參數(shù)的設定、上傳、下載、顯示、儲存等功能。
PLC控制系統(tǒng)以西門子S7
-300可編程控制器為控制核心，由1個S7-300(CPU315-2DP)主板及1個S7-300擴展板組成主站，4個ET200M從站及4個WAGO從站，采用PROFBIUS-DP現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的主從站分布式I/O控制。
軟件構成
上位機組態(tài)軟件以西門子WINCC V6.0設計監(jiān)視畫面和過程控制變量，它不僅有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能，而且具有組態(tài)、開發(fā)和開放功能。
PLC系統(tǒng)軟件選用西門子STEP7 5.2編程軟件包，用模塊式編程，完成硬件組態(tài)、參數(shù)設置、PLC程序編制、監(jiān)視和文檔處理。程序塊包括組織塊、系統(tǒng)診斷塊、功能塊、數(shù)據(jù)塊及壓力、速度、位移、溫度比例轉換塊等。
試運行存在的問題
本擠壓機2006年5月安裝調(diào)試結束，經(jīng)過半年的試運行，設備基本滿足難熔金屬材料熱擠壓生產(chǎn)工藝的要求，但個別方面仍需要進一步的完善與改進，具體問題如下：
■擠壓機與中頻感應爐之間不能通訊。當錠坯加熱完后需要出爐時，感應爐不能發(fā)送一個“請求出爐”信號給擠壓機主操作員，擠壓機也不能應答一個“允許出爐”或“禁止出爐”信號給感應爐操作員。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場需要專人指揮協(xié)調(diào)兩個設備間的銜接，設備操作員距離較遠，現(xiàn)場噪音很大，指揮相當?shù)睦щy。如果錠坯出爐太早，則錠坯溫度下降過快，引起擠壓失敗或誘發(fā)安全事故。如果錠坯出爐不及時，擠壓機空負荷等待會造成設備資源的浪費（擠壓機每小時耗電1100KWH）。
■擠壓機配備三名操作員，分別在設備的不同位置完成主機、輔機及機后系統(tǒng)的操作。機后操作主要完成擠壓制品的出料、傳送、下料等簡單動作，技術含量低，由專人操作造成人力資源的浪費。如何有效合理的利用設備資源，提高自動化程度，使設備高效可靠地工作，機后操作系統(tǒng)改造勢在必行。
問題分析及解決的措施
通過技術分析，本著現(xiàn)場布線簡單、充分利用現(xiàn)有硬件資源的原則，在感應爐的操作面板上安裝一個帶指示燈的按鈕，用4根信號線連接到擠壓機PLC從站輸入、輸出接口上，實現(xiàn)擠壓機與感應爐之間I/O通訊，并在觸摸屏上監(jiān)視感應爐的狀態(tài)。
WINCC組態(tài)軟件為用戶搭建了一個監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集的自動化平臺，通過PROFIBUS網(wǎng)線實現(xiàn)上位機與PLC間的資源共享，S7-300PLC用戶程序修改設計操作便捷。因此，可以在上位機觸摸屏上設計一個人機操作界面，并對PLC程序適當?shù)男薷?，用手動開關通過程序將機后操作臺屏蔽，由主操作員在觸摸屏上完成機后系統(tǒng)的操作。
程序的設計
感應爐監(jiān)視程序的設計
?。?）設計控制流程如圖1所示
圖1：感應爐監(jiān)視程序的設計控制流程圖
（2）在STEP7軟件中用語句表編程語言編寫程序如下：
A（
O “請求出爐”I29.7
O“請求出爐指示”M160.5
?。?BR> AN T 62
=“請求出爐指示”M160.5
A“請求出爐指示”M160.5
A“允許出爐”M160.6
L S5T#1M
SD T 62
A“請求出爐指示”M160.5
A“允許出爐”M160.6
=“允許出爐指示”Q62.0
?。?）在WINCC軟件變量管理器中建立“請求出爐指示”及“允許出爐”布爾型過程變量，地址為M160.5及M160.6。
?。?）在Wincc軟件圖形編輯器中設計中頻感應爐監(jiān)控畫面(如圖2所示)。當感應爐“請求出爐”時，上位機觸摸屏上顯示“請求出爐”文本及出爐畫面，擠壓機“允許出爐”應答后，感應爐“出爐指示燈”亮，延時1分鐘后“出爐指示燈”滅，上位機觸摸屏上顯示“正在加熱”文本及加熱畫面，單次循環(huán)結束。
圖2：中頻感應爐監(jiān)控畫面
機后系統(tǒng)操作程序設計
?。?）設計控制流程如圖3所示。
圖3：機后系統(tǒng)操作程序設計控制流程圖
?。?）根據(jù)流程圖在STEP7軟件中修改機后操作程序塊FC11（加粗字體為修改的程序）。
A“操作方式機后手動”I44.0
A“拉出裝置松開”I45.7
O
AN “操作方式機后手動”I44.0
A“（觸摸屏）拉出裝置送開”M160.2
=“中手動拉出裝置松開”M11.2
A“操作方式機后手動”I44.0
A“拉出裝置夾緊”I45.6
O
AN“操作方式機后手動”144.0
A“（觸摸屏）拉出裝置夾緊”M160.3
=“中手動拉出裝置夾緊”M11.3
A“操作方式機后手動”I44.0
AN“出料輥道下料拉出移/?！盜46.0
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
A“（觸）拉出裝置拉出返回”I160.4
= “中手動出料輥道拉出”M11.4
A（
A“操作方式機后手動”I44.0
A“出料輥道下料拉出移/?！盜46.0
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
AN“（觸）拉出裝置拉出返回”M160.4
)
AN“拉出裝置LS12返回位”I36.3
=“中手動出料輥道拉出復位”M12.0
A“操作方式機后手動”I44.0
AN”出料輥道下料前段下料/?！盜46.1
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
A“（觸摸屏）前段下料”M160.0
=“中手動出料輥道前段下料”M11.5
A（
A“操作方式機后手動”I44.0
A“出料輥道下料前段下料/停”I46.1
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
AN“（觸摸屏）前段下料”M160.0
)
AN“中手動出料輥道前下料中”M12.3
=“中手動出料輥道前下料復位”M12.2
A“操作方式機后手動”I44.0
AN“出料輥道下料后段下料/?！盜46.2
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
A“（觸摸屏）后段下料”M160.1
=“中手動出料輥道后段下料”M11.6
A“操作方式機后手動”I44.0
A“出料輥道下料后段下料/?！盜46.2
AN“中手動出料輥道后下料中”M12.5
O
AN“操作方式機后手動”I44.0
AN“（觸摸屏）后段下料”M160.1
AN“中手動出料輥道后下料中”M12.5
=“中手動出料輥道后下料復位”M12.4
?。?）在WINCC軟件變量管理器中建立“機后液壓電機啟停”、“過渡輥道電機啟?！?、“出料輥道電機啟停”、“拉出裝置松開”、“拉出裝置夾緊”、“拉出裝置拉出”、“拉出裝置返回”、“前段下料”及“后段下料”等布爾型過程變量，地址分別為Q12.0、M11.1、M11.0、M160.2、M160.3、M160.4、M160.0及M160.1。
（4）在Wincc軟件圖形編輯器中建立機后系統(tǒng)操作控制畫面(如圖4所示)，建立動態(tài)變量連接，通過觸發(fā)按鈕開關控制相對應的執(zhí)行機構。
圖4
：機后系統(tǒng)操作控制畫面
結論
通過對16.3MN油擠壓機程序的改進，解決了生產(chǎn)中存在的問題，充分發(fā)揮了設備的潛能，使擠壓機和感應加熱爐實現(xiàn)聯(lián)動，提高了生產(chǎn)效率及自動化水平，節(jié)省了人力資源。整個系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，運行穩(wěn)定，狀態(tài)良好，顯示、控制功能正確。特別是本系統(tǒng)程序改進投資少，實用性強、在實際中取得良好的效果。本方案已經(jīng)得到了設備制造商太原重工集團的認可，并在新設備制造中予以采納，可節(jié)省大量的電氣元件，減少現(xiàn)場布線，降低設備的制造成本。
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